Structural and functional changes underlying intestinal motor dysfunction caused by type 1 diabetes mellitus in the rip-i/hifnb transgenic mouse
- Autores: Anna Domènech
- Directores de la Tesis: Martí Pumarola i Batlle (dir. tes.), Marcel Jiménez Farrerons (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Fàtima Bosch i Tubert (presid.), Juana Martín de las Mulas González-Albo (presid.), Alberto De Giorgio (voc.)
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
Patients with long-term diabetes mellitus (DM) commonly experience gastrointestinal (GI) disturbances such as constipation or diarrhoea, which are related in part to GI motor dysfunction. The pathogenesis of GI dysmotility is poorly understood, although it is believed to include enteric neuropathy, damage to interstitial cells of Cajal (ICC) and changes in the GI smooth muscle layer. Investigations performed both in humans and animal models have yelded contradictory results. The global aim of the present study was to investigate the morphofunctional changes underlying intestinal motor dysfunction in our murine model of type 1 DM, the RIP-I/hIFNbeta transgenic mouse treated with multiple low doses of streptozotocin.
With this objective we first characterized the disease using metabolic cages, checked for any gross GI changes and, using intestinal transit tests, examined intestinal motor function. We then analysed morphofunctional changes in the ileum and mid colon, representing the small and large bowel respectively. To be precise, we investigated the myenteric excitatory and inhibitory neurotransmission, pacemaker activity and smooth muscle function using muscle bath experiments. Parallely, we evaluated microscopic abnormalities in the myenteric plexus (MP) of the enteric nervous system, ICC of the MP and smooth muscle layer, using conventional light field microscopy, immunofluorescence on whole mount preparations and electron microscopy.
Our model developed classical type 1 DM and defecated more frequently than control mice. The intestine was longer, often dilated, and the ileal mucosa appeared thickened. The overall intestinal transit was faster. In the ileum, faster transit was associated with impaired EFS-induced inhibitory neurotransmission and enhanced EFS-induced cholinergic neurotransmission. In the mid colon, it was related to decreased nitrergic tone and increased EFS-evoked non-cholinergic neurotransmission. Pacemaker activity was slightly slowed in the ileum whereas colonic ICC-MP function remained unaltered. The intestinal smooth muscle layer seemed functionally unaffected. In both intestinal segments, myenteric neuronal degeneration and loss were found, along with reduced numbers of nNOS- and ChAT-containing neurons and increased VIP and SP immunopositivity. Apoptosis-related markers showed no differences between animal groups at the level of the MP. The enteric glia, ICC-MP and smooth muscle cells appeared structurally unaltered. The correlation between the observed functional and structural changes is discussed in depth.
In our diabetic model we demonstrated intestinal remodeling and altered intestinal motility, probably reflecting adaptive changes to the DM-associated polyphagia and polyuria/polydipsia. The disturbed intestinal motor function may be predominantly explained by enteric neuropathy. This mouse model could be a useful tool to study diabetic enteropathy and its underlying pathogenetic mechanisms.
_____________________________________________________________ Els pacients amb diabetis mellitus (DM) crònica sovint pateixen transtorns gastrointestinals (GI) com ara restrenyiment o diarrea, els quals estan en part relacionats a disfunció motora GI. La patògenia de la disfunció motora GI no és clara, tot i que sembla incloure neuropatia entèrica, dany a les cèl·lules intersticials de Cajal (ICC) i canvis a la capa muscular llisa GI. Les investigacions que s'han dut a terme tant en humans com en models animals han proporcionat resultats contradictoris. L'objectiu global d'aquest estudi fou investigar els canvis morfofuncionals responsables de la disfunció motora intestinal en el nostre model murí de DM de tipus 1, el ratolí transgènic RIP-I/hIFNbeta tractat amb múltiples dosis baixes d'estreptozotocina.
Amb aquest objectiu, primer vam caracteritzar la malaltia mitjançant gàbies metabòliques, vam inspeccionar el tracte GI macroscòpicament, i, amb proves de trànsit intestinal, vam examinar la funció motora intestinal. A continuació vam analitzar els canvis morfofuncionals a l'ili i al còlon, com a mostres d'intestí prim i gruixut respectivament. Concretament, vam investigar la neurotransmissió excitatòria i inhibitòria mientèrica, l'activitat marcapassos i la funcionalitat del múscul llis mitjançant experiments de bany d'òrgans. Paral·lelament, vam avaluar les anormalitats microscòpiques al plexe mientèric (MP) del sistema nerviós entèric, a les ICC del MP i a la capa muscular llisa amb l'ús de microscopia de camp clar convencional, immunofluorescència sobre preparacions en whole mount i microscopia electrònica.
El nostre model va desenvolupar DM de tipus 1 clàssica i defecava més freqüentment que els animals control. L'intestí era més llarg, sovint dilatat, i la mucosa de l'ili apareixia engruixida. El trànsit intestinal global era més ràpid. El trànsit ràpid a nivell de l'ili s'associava a funció inhibitòria induïda per EFS alterada i neurotransmissió colinèrgica induïda per EFS potenciada. Al còlon mitjà, es relacionava amb to nitrèrgic disminuït i neurotransmissió no colinèrgica induïda per EFS incrementada. L'activitat marcapassos estava lleument alentida a l'ili, mentre que la funció de les ICC-MP al còlon no es veia alterada. La capa muscular llisa intestinal no semblava afectada funcionalment. A ambdós segments intestinals es va observar degeneració i pèrdua de neurones mientèriques, menor nombre de neurones immunopositives a nNOS i ChAT i, en canvi, immunopositivitat a VIP i SP incrementada. Els marcadors relacionats amb apoptosi no van mostrar diferències entre grups d'animals a nivell del MP. La glia entèrica, les ICC-MP i les cèl·lules musculars llises no apareixien estructuralment alterades. En aquest treball es discuteix en profunditat la correlació entre els canvis observats a nivell funcional i estructural.
El nostre model diabètic presenta remodelació intestinal i motilitat intestinal alterada, les quals probablement reflexen canvis adaptatius a la polifàgia i poliúria/polidípsia associades a la DM. La disfunció motora intestinal es podria explicar predominantment per neuropatia entèrica. Aquest model murí podria constituir una eina útil per estudiar l'enteropatia diabètica i els mecanismes patogenètics subjacents.
